CN102713071B - 利用了架设索的无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法及用于其的架设索 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法，其特征在于包括：主塔（100）施工步骤，对主塔（100）进行施工；悬索（200）安装步骤，在主跨和边跨连续地安装悬索（200）；吊杆（210）安装步骤，在悬索（200）上安装多个吊杆（210）；固定索（220）配置步骤，沿纵向，把固定索（220）结合于吊杆（210）的下端部，沿纵向进行配置；斜拉索（110）安装步骤，依次安装斜拉索（110）；上部梁施工步骤，把构成上部梁的梁段（300）分别依次结合于所述斜拉索（110）进行安装，沿纵向衔接各个梁段（300），对上部梁进行施工；以及拆除步骤，拆除所述悬索（200）、吊杆及固定索（220）。

Description

利用了架设索的无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法及用于其的架设索

技术领域

本发明涉及斜拉桥的施工方法及用于其的架设索。具体而言，本发明涉及斜拉桥施工方法及其使用的架设索，在利用主塔和斜拉索对支撑上部梁的斜拉桥进行施工方面，通过利用悬索桥式架设索对斜拉索进行预先施工，从而即使不引入初始张力，也能够使作用于构成桥梁的上部结构的上部梁及斜拉索的荷重实现最小化。

背景技术

由以主塔和斜拉索以及上部梁为主要构成要素构成的斜拉桥，其优点是外观优美，斜拉索起到上部梁的弹性支点作用，具有把上部梁的荷重传递到主塔的结构。因此，作为斜拉桥形式，能够施工具有200m以上主跨长的大跨度桥梁，这种斜拉桥主要用作横跨宽度大、水深深的河流或海上的桥梁。

因此，在对斜拉桥进行施工方面，具体的力量分配或架设工期受到斜拉索和上部梁的架设方法的巨大影响，结果，斜拉桥施工的经济性受到斜拉索和上部梁的架设方法的左右。作为以往的斜拉桥施工方法，利用在主塔上依次安装梁段(segment)，形成上部梁的“悬臂梁式架设施工法”。在图1至图4中，显示了根据以往的悬臂梁式架设施工法对斜拉桥进行施工的各步骤的简要侧视图。在以往的施工方法中，为对悬臂梁式斜拉桥进行施工，首先安装主塔100，使由约10m～12m大小的较小块构成的梁段120沿桥轴方向(纵向)配置。在上述梁段120与主塔100之间，连接于斜拉索110，与此同时，对斜拉索110引入初始张力，通过这种方法，依次安装梁段120后相互进行连接，从而形成上部梁。即，如图1至图4所示，以各主塔100为中心，依次地利用斜拉索110，连续地依次安装梁段120后，使中央部梁段合拢，从而形成连接全部跨度的上部梁。

可是，这种以往的施工方法由于需要依次进行梁段120的安装作业和加装斜拉索110、引入初始张力的作业，因此存在整体桥梁施工需要较长时间的缺点。

当安装梁段120时，以比桥梁完工后使用状态下的荷重作用于斜拉索110的张力更大的大小，对斜拉索110引入初始张力。然后，在依次安装梁段120的同时，下调斜拉索110的张力。在这种以往的施工方法中，为了梁段120的支撑，需要向斜拉索110引入比实际使用状态下的张力更大的初始张力，因此，比实际作用的荷重更大的张力作用于斜拉索110。为此，需要把斜拉索110的大小制造得比实际使用状态更大，因此，为了斜拉索110，会不必要地耗费更多钢材，存在资源浪费及费用增加的问题。

另外，以往的施工方法因为对斜拉索110引入的初始张力，而沿纵向(桥轴方向)对梁段120产生较大的压缩力，存在为此而需要不必要地增大梁段120的截面大小的缺点。另外，由于利用具有纵向长度约10m～12m左右大小的梁段120对上部梁进行施工，所以每个梁段120均需要形成衔接部。因此，为了梁段120的连接，不仅使用大量的连接板，高张力螺栓也需要焊接，存在梁段120间的连接作业量增多，引起费用上升及延误工期的缺点。

另外，在以往的施工方法中，梁段120的安装作业和斜拉索110的固定及初始张力引入作业需要依次进行，因此，在桥梁完成之前的状态下，相互连接的梁段120构成悬臂梁结构，且在桥梁施工期间长时间保持这种长跨度的悬臂梁结构。因此，抵御台风等自然环境影响的能力差，需要诸如把梁段120的下部与主塔100连接并进行支撑的增强索的另外的抗风装置。进而，由于在桥梁施工期间，施加于各个斜拉索110的张力发生变化，因此制造最终桥梁形状所需的结构计算复杂，存在的缺点是，计算耗费大量时间和费用等，上部梁的形状管理、设计及施工方面的管理非常复杂。

发明内容

(要解决的技术问题)

本发明正是为了解决如上以往悬臂梁方式的斜拉桥施工方法带有的问题和缺点而开发的，其目的是，在斜拉桥的施工中，使需要很长工期的上部梁架设和斜拉索架设所需的时间实现最小化。

另外，本发明的目的是，不再需要对斜拉索引入初始张力，从而使应用于上部梁的梁段和斜拉索的应力实现最小化，因此能够防止梁段及斜拉索截面的不必要扩大，防止资源浪费、材料费用增加等。

另外，本发明的目的是，能够利用大块的梁段，从而缩短桥梁施工所需的工期，能够使梁段连接所需的连接板的使用、高弹力螺栓的使用或焊接量实现最小化，能够使上部梁和斜拉索的架设所使用的附属材料和装备实现最小化。

另外，本发明的目的是，能够在短期内架设梁段和斜拉索，能够消除因长期施工而导致的抗风装置的必要性，节省费用。

(解决问题的手段)

为达成如上目的，在本发明中，提供一种斜拉桥施工方法，安装由悬索、吊杆及固定索构成的的架设索后，在桥梁全跨度上，在以无应力状态安装斜拉索的状态下，把梁段制造成大块，将其安装于斜拉索并相互连接，从而在制作上部梁后，去除上述架设索，完成斜拉桥。

另外，在本发明中，提供用于这种施工方法的架设索。

(发明的效果)

根据本发明，斜拉索以未引入初始张力的无应力状态预先安装，因此，不同于以往的悬臂梁式架设方法，能够防止斜拉索的截面因引入初始张力而不必要地扩大，能够阻止资源的浪费、材料费用增加等，不再需要引入初始张力所需的张拉装备，能够获得节省相应费用和缩短工期的效果。而且，在本发明中，由于不对斜拉索引入初始张力，所以能够使作用于梁段的纵向轴力实现最小化，结果，能够减小梁段的截面积。

另外，根据本发明，由于在安装上部梁之前，临时预先安装了全体斜拉索，所以能够极大地减少斜拉索安装所需时间，通过以大块的梁段架设上部梁，能够缩短上部梁架设所需的架设时间。

特别是根据本发明，由于以大块的梁段架设上部梁，所以能够使梁段之间的衔接部个数实现最小化，使用于衔接部的连接板的使用、高弹力螺栓的使用或焊接量实现最小化，能够使用于上部梁和斜拉索架设的附属材料和装备实现最小化。

而且，根据本发明，在梁段的连接步骤中，梁段构成悬臂梁结构的期间缩短，不再需要另外的抗风装置，节省相应的费用。

附图说明

图1至图4分别是显示利用以往悬臂梁式架设施工法对斜拉桥进行施工的各步骤的简要侧视图。

图5至图18分别是显示根据本发明的斜拉桥施工方法的各步骤的简要桥梁侧视图。

具体实施方式

本发明的对包含多个主塔和位于各个主塔外侧的锚墩的斜拉桥进行施工的方法，其特征在于，包括：主塔施工步骤，对主塔进行施工；悬索安装步骤，在2个主塔之间的主跨和各主塔与锚墩之间的边跨连续地安装悬索；吊杆安装步骤，在悬索上设置相互间隔，竖直下垂地安装多个吊杆；固定索配置步骤，沿纵向，把在主跨与边跨上连续长长地延长的固定索结合于吊杆的下端部，固定于锚墩的上端部和主塔的中间，沿纵向进行配置；斜拉索安装步骤，把将对构成上部梁的梁段进行支撑的斜拉索连接于主塔的上端部与固定索之间，依次安装于斜拉索安装预定区间；上部梁施工步骤，预先制作构成上部梁的梁段后，移送并依次结合于所述各个斜拉索进行安装，沿纵向衔接各个梁段，对上部梁进行施工；以及去除步骤，去除所述悬索200、吊杆及固定索220。

本发明的架设索，是在包含多个主塔和位于各个主塔外侧的锚墩的斜拉桥中，用于以无应力状态安装对构成上部梁的梁段进行支撑的斜拉索的架设索。

本发明的架设索的特征在于，包括：悬索，连续地安装于两侧主塔之间的主跨以及各主塔与锚墩之间的边跨；吊杆，为多个，在所述悬索上设置相互间隔，竖直下垂地安装；固定索，沿纵向，在主跨与边跨间连续长长地延长，结合于吊杆的下端部，固定于锚墩的上端部和主塔的中间，向纵向配置，供上端已连接于主塔的斜拉索的下端连接，在梁段安装之前的状态下，使斜拉索以无张力状态安装；而且，在斜拉索安装和由梁段组装而成的上部梁安装完成后拆除。

下面参照图5至图18，说明本发明一个实施例的斜拉桥施工方法的构成。在图5至图18中，绘出了显示本发明的斜拉桥施工方法的各步骤的简要桥梁侧视图。

首先，执行主塔施工步骤。即，如图5所示，是竖直地对主塔100进行施工并安装。主塔100完成后，在桥梁的全跨度上，以无应力状态安装斜拉索。在本发明中，上述架设索包括悬索200、吊杆210和固定索220。

具体而言，主塔100安装之后，接着把悬索200安装于主塔100。即，如图6所示，在两侧主塔100的上端部之间(主跨)和位于各个主塔100外侧的锚墩130的上端部与上述主塔之间(边跨)连续地安装悬索200。上述悬索200具有的功能，是与后述的吊杆210一起，能够使用于预先安装斜拉索110的固定索220沿桥轴方向，按照桥梁的纵向斜率和预拱度进行安装。在把悬索200连续地安装于主塔100与锚墩130之间时，作为钢索的架设方法，可以利用PWS(Parallel Wire Strands：平行丝股)方式的以往钢索架设方法。但是，悬索200的安装方法并非限定于这种PWS方式，可以利用AS(Air Spinning：空中编丝成缆)施工法或其他方法。

悬索200安装后，在上述悬索200上设置相互间隔，竖直下垂地安装吊杆210。即，如图7所示，设置间隔，安装由钢索构成的多个吊杆210，使其上端部连接于悬索200，使多个吊杆210沿竖直方向下垂。此时，可以把长度调节装置安装于吊杆210，以便能够容易地调节吊杆210的长度。如果配备长度调节装置并能调节吊杆210的长度，则具有以后能够在短时间内便利、安全地调节斜拉索的固定装置位置的优点。作为上述长度调节装置，可以利用调节钢索长度的普通的众所周知的装置，在本发明中没有特别限制，因此对于长度调节装置本身的构成，省略说明。

悬索200和吊杆210的安装完成后，如图8所示，沿纵向，把在主跨和边跨间连续长长地延长的固定索220结合于吊杆210的下端部，使固定索220的两端部固定于各个锚墩130的上端部和主塔100的中间，沿纵向配置。安装悬索200和固定索220时，为能够按照桥梁的竖曲线或预拱度保持钢索的形状，也可以在悬索200及固定索220中引入张力，

在如上安装悬索200、吊杆210及固定索220，完成架设索的安装作业后，安装将对构成上部梁的梁段进行支撑的斜拉索110。在图9至图13中，详细绘制了安装斜拉索110的步骤，在图9中，只显示了一侧主塔100和一侧锚墩130部分。首先，如图9所示，把斜拉索110的上端连接于主塔100的上端部。然后，如图10所示，把斜拉索110的下部连接于固定索220。此时，在处在位于两主塔100之间的主跨中央部的斜拉索安装预定区间处和位于锚墩130与主塔100之间的边跨的向锚墩130方向的斜拉索安装预定区间处，把斜拉索110的下端部连接于固定索220。为在把斜拉索110的下端部连接于固定索220之前，实现斜拉索110的上端与主塔100的上端部的连接，可以利用临时固定用环。即，在主塔100的上端部配备临时固定用环，利用起重机500，提起斜拉索110的上端，悬挂连接于临时固定用环后，利用起重船，把斜拉索110拖拉向另一侧主塔100方向，然后，把斜拉索110的下部连接于固定索220。在固定索220上，配备有能够供斜拉索110连接的固定装置。处于与固定索220连接的部分下侧的斜拉索110剩余部分截断去除。

如上把斜拉索110的上端连接于主塔100的上端部时，在利用临时固定用环的情况下，在斜拉索110的下部连接于固定索220后，使斜拉索110的上端坚固地永久固定于主塔100的永久固定部。这种斜拉索110的上端与主塔100的上端部连接作业及斜拉索110的下端部与固定索220的连接作业如图11至图13所示，优选在斜拉索安装预定区间，从主跨的中央部向主塔100方向，以及从边跨的锚墩130向主塔100方向依次进行，针对两侧主塔100交替执行。即，优选在位于主跨中央部的斜拉索安装区间处，从主跨的中央部向主塔100方向进行，而且，在位于锚墩130与主塔100之间的边跨的斜拉索安装区间处，向主塔100方向依次进行斜拉索110的安装。

通过这一步骤，经桥梁的主跨和边跨，在主塔100与固定索220之间，以无应力状态预先安装了斜拉索110。在本说明书中，所谓“无应力状态”，应理解为是指支撑梁段300所需的初始张力或因梁段300荷重而产生的张力未施加于斜拉索110的状态。

如上所述，在本发明中，不同于以往的悬臂梁式架设方法，斜拉索110处于未引入初始张力的无应力状态，因此，能够防止斜拉索110截面因引入初始张力而不必要地扩大，能够阻止资源的浪费、材料费用增加等。另外，由于未对斜拉索110预先引入初始张力，所以不再需要引入初始张力所需的张拉装备，能够获得节省相应费用和缩短工期的效果。

特别是由于不对斜拉索110引入初始张力，所以，能够使通过斜拉索110因上述初始张力而作用于梁段300的纵向轴力实现最小化，结果，本身不出现过度的压缩应力作用于梁段300的现象，因此能够减小抵御因压缩力而屈曲的能力薄弱的梁段300的截面积。

在本发明中，如上所述，以无应力状态安装斜拉索110，不引入初始张力，从而能够缩短斜拉索110和利用了梁段300的上部梁架设所需的架设时间，减少使用材料量，最终发挥经济上的有利效果。而且，在本发明中，由于把斜拉索110预先安装于桥梁全跨度上，所以能够缩短永久安装的上述斜拉索110的安装所需的时间，发挥缩短工期的效果，同时，高效地运用人力资源，还发挥节省工程费的效果。即，在根据以往悬臂梁方式的斜拉桥施工方法中，架设一个梁段后，把对其进行支撑的斜拉索的下端部连接于梁段并进行张拉，针对各个梁段连续重复该步骤。因此，为了安装、连接并张拉斜拉索，每个梁段的架设均须进行把装备或材料等搬运到现场的准备作业，每个梁段均须进行形状管理所需的测量作业，因此，相应地需要更多的桥梁施工所需时间。

与之相反，在根据本发明的施工方法中，斜拉索的架设作业集中进行。因此，斜拉索架设所需的准备作业不是间隔地反复进行，而是能够一并进行，在架设梁段时，无需对斜拉索引入张力，只要使斜拉索的端部固定于梁段的固定部即可，所以作业简单、容易。因此，根据本发明，能够极大地缩短桥梁施工所需的工期。另外，由于斜拉索的架设作业集中进行，因此不是间歇性地运用钢索安装技术员及作业者，而是能够集中地运用，因此，能够避免因人力资源运用期间的长期化而造成工程费的增加。

在桥梁全体跨度上安装了斜拉索110之后，架设、组装梁段，形成上部梁。在图14至图17中，显示了安装梁段300、对上部梁进行施工的各步骤。首先，如图14所示，把在另外的场所制作的梁段300移送到现场并进行起吊。此时，可以利用浮式起重机以及驳船。在本发明中，上述梁段300制作成大块。例如，上述梁段300可以制作成纵向长度为50m至70m的大块。

在根据以往的悬臂梁方式的斜拉桥施工方法中，是在安放梁段后，连接斜拉索，对前步骤的梁段进行支撑，因此，存在梁段以悬臂梁状态受到支撑的步骤。如果梁段制作成比10m～12m的纵向长度更大的块，则在悬臂梁状态下发生极大的下垂及应力。因此，为对其进行支撑，较大的荷重会作用于斜拉索，斜拉索的大小则会过大，大到难以现实施工的程度。

由于这种理由，在以往的悬臂梁方式的斜拉桥施工方法中，只能把梁段制作成小块，因此，无法回避衔接部个数增加、上部梁制作时间增加等问题。但是，在本发明中，由于对梁段进行支撑的斜拉索已经架设，因而能够一次架设全体上部梁(全部主跨或边跨)，还能够把构成上部梁的梁段300制作成纵向长度为50m至70m的大块。如果利用大块的梁段300，不仅能够开创性地缩短制作上部梁所需的时间，而且能够使梁段300间的衔接部个数实现最小化，使衔接部所使用的衔接板及高弹力螺栓的使用量也实现最小化，因而能够获得节省费用及缩短工期的效果。

起吊的梁段300结合安装于斜拉索110的下端部，为使主塔100以及斜拉索110的变位量实现最小化，如图15及图16所示，从主塔100开始，向主跨方向和边跨方向，分别依次与斜拉索110结合、安装。如此向主塔100的两侧依次安装了梁段300后，两侧的斜拉索110实现平行，因此，梁段300自行保持稳定。梁段300与斜拉索110的结合方式可以利用以往普通的机械式结合方式，因此省略对其的说明。

梁段300与斜拉索110的下端部结合后，在梁段300的自重作用下，对斜拉索110引入张力。安装梁段300后，使梁段300相互连接，完成上部梁后，悬索200、吊杆210及固定索220全部去除。即，悬索200、吊杆210及固定索220作为临时架设索，在上部梁完成后全部去除。因此，在本发明中，悬索200、吊杆210及固定索220可以使用截面较小的钢索，可以多次重复利用。悬索200、吊杆210及固定索220去除后，梁段300的荷重由斜拉索110支撑并传递给主塔100，如图18所示，斜拉桥完成。

另一方面，在安装上述梁段300、对上部梁进行施工方面，在梁段300是钢混凝土组合梁的情况下，可以先架设钢梁，然后把预制混凝土板安装于钢梁上，作为另一种方法，也可以在制作场预先合成钢梁和混凝土板，预先成合成梁形态的梁段后，进行起吊、安装，并相互连接，形成上部梁。

如以上所做说明，在本发明中，在预先安装了斜拉索110的状态下，依次起吊、结合梁段300，从而制作上部梁，因此不同于以往技术，在梁段300的连接过程中，梁段300具有悬臂梁结构的期间被缩短，因而不同于以往技术，不需要另外的抗风装置，还能够节省相应的费用。

工业利用可能性

本发明能够极具效果地用于大跨度桥梁的施工。

Claims (5)

1.一种无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法，作为包括多个主塔(100)和位于各个主塔(100)外侧的锚墩(130)的斜拉桥的施工方法，其特征在于，包括：

主塔(100)施工步骤，对主塔(100)进行施工；

悬索(200)安装步骤，在两侧主塔(100)之间的主跨和各主塔(100)与锚墩(130)之间的边跨连续地安装悬索(200)；

吊杆(210)安装步骤，在悬索(200)上设置相互间隔，竖直下垂地安装多个吊杆(210)；

固定索(220)配置步骤，沿纵向，把在主跨与边跨上连续长长地延长的固定索(220)结合于吊杆(210)的下端部，固定于锚墩(130)的上端部和主塔(100)的中间，沿纵向进行配置；

斜拉索(110)安装步骤，把将对构成上部梁的梁段进行支撑的斜拉索(110)连接于主塔(100)的上端部与固定索(220)之间，依次安装于斜拉索安装预定区间；

上部梁施工步骤，预先制作构成上部梁的梁段(300)后，移送并依次结合于所述各个斜拉索(110)进行安装，沿纵向衔接各个梁段(300)，对上部梁进行施工；以及

去除步骤，去除所述悬索(200)、吊杆及固定索(220)。

2.根据权利要求1所述的无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法，其特征在于：

在斜拉索(110)安装步骤中，为在把斜拉索(110)的下端部连接于固定索(220)之前，实现斜拉索(110)的上端与主塔(100)的上端部的连接，利用临时固定用环，即，还包括一个步骤，在主塔(100)的上端部安装临时固定用环，利用起重机(500)，提起斜拉索(110)的上端，悬挂连接于临时固定用环后，利用起重船，把斜拉索(110)拖拉向另一侧主塔(100)方向，然后，把斜拉索(110)的下部与固定索(220)上配备的固定装置进行连接，在斜拉索(110)的下部连接于固定索(220)后，使斜拉索(110)的上端坚固地永久固定于主塔(100)的永久固定部。

3.根据权利要求1或2所述的无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法，其特征在于：

在斜拉索(110)的安装步骤中，斜拉索(110)的上端与主塔(100)的上端部连接作业及斜拉索(110)的下端部与固定索(220)的连接作业，是在位于主跨中央部的斜拉索安装区间处，从主跨的中央部向主塔(100)方向进行，而且在位于锚墩(130)与主塔(100)之间的边跨的斜拉索安装区间处，向主塔(100)方向依次进行，针对两侧主塔(100)交替执行。

4.根据权利要求1或2所述的无张力斜拉索状态的斜拉桥施工方法，其特征在于：

在安装梁段(300)、对上部梁进行施工的步骤中，所述梁段(300)制作成纵向长度50m至70m的大块；所述梁段(300)从主塔(100)开始，分别向主跨方向和边跨方向依次针对两侧主塔(100)交替地与斜拉索(110)结合安装。

5.一种架设索，作为在包含主塔(100)和位于各个主塔(100)外侧的锚墩(130)的斜拉桥中，以无应力状态安装对构成上部梁的梁段(300)进行支撑的斜拉索(110)所需的架设索，其包括：

悬索(200)，连续地安装于两侧主塔(100)之间的主跨以及各主塔(100)与锚墩(130)之间的边跨；

吊杆(210)，为多个，在所述悬索(200)上设置相互间隔，竖直下垂地安装；

固定索(220)，沿纵向，在主跨与边跨间连续长长地延长，结合于吊杆(210)的下端部，固定于锚墩(130)的上端部和主塔(100)的中间，向纵向配置，供上端已连接于主塔(100)的斜拉索(110)的下端连接，在梁段(300)安装之前的状态下，使斜拉索(110)以无张力状态安装；而且，

在斜拉索(110)安装和由梁段(300)组装而成的上部梁安装完成后拆除。